【正文】 高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，提高市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力，以期取得理想的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。 二、體系結(jié)構(gòu) 1994年初，美國(guó)聯(lián)邦科學(xué)、工程和技術(shù)協(xié)調(diào)委員會(huì)(FCCSET)下屬的工業(yè)和技術(shù)委員會(huì)先進(jìn)制造技術(shù)工作組提出將先進(jìn)制造技術(shù)分為三個(gè)技術(shù)群： ① 主體技術(shù)群，包括面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群和制造工藝技術(shù)群； ② 支撐技術(shù)群； ③ 制造基礎(chǔ)設(shè)施 (制造技術(shù)環(huán)境 )。 （ 2）先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程 由于先進(jìn)制造技術(shù)本身是在針對(duì)一定的應(yīng)用目標(biāo)，不斷地吸收各種高新技術(shù)逐漸形成、不斷發(fā)展的新技術(shù)，因而其內(nèi)涵不是絕對(duì)的和一成不變的。 信息技術(shù)促進(jìn)著設(shè)計(jì)技術(shù)的現(xiàn)代化，加工制造的精密化、快速化，自動(dòng)化技術(shù)的柔性化、智能化，整個(gè)制造過(guò)程的網(wǎng)絡(luò)化、全球化。人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展史，特別是近幾十年世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?fàn)顩r就是有力的證明。亞洲部分國(guó)家（如日本、韓國(guó)等）的發(fā)展在很大程度上就是因其重視制造技術(shù)，通過(guò)制造技術(shù)形成產(chǎn)品，依靠產(chǎn)品占領(lǐng)世界市場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)乃至國(guó)力的迅速崛起、騰飛。這種趨勢(shì)表現(xiàn)在生產(chǎn)上是專(zhuān)業(yè)車(chē)間的概念逐漸淡化，將多種不同專(zhuān)業(yè)的技術(shù)集成在一臺(tái)設(shè)備、一條生產(chǎn)線、一個(gè)工段或車(chē)間 三、制造科學(xué)與制造技術(shù)、生產(chǎn)管理的融合 制造科學(xué)是對(duì)制造系統(tǒng)和制造過(guò)程知識(shí)的系統(tǒng)描述。 四、綠色制造將成為制造業(yè)的重要特征 綠色制造是一種現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響最小、資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最高。虛擬制造技術(shù)將從根本上改變了設(shè)計(jì)、試制、修改設(shè)計(jì)、組織生產(chǎn)的傳統(tǒng)制造模式。隨著制造產(chǎn)品、市場(chǎng)的國(guó)際化及全球通信網(wǎng)絡(luò)的建立，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)作氛圍的形成， 2l世紀(jì)制造國(guó)際化是發(fā)展的必然趨勢(shì)。n 一、概念n （ 1） 新產(chǎn)品 是采用新技術(shù)原理、新技術(shù)構(gòu)思研究生產(chǎn)的全新型產(chǎn)品，在結(jié) 構(gòu)、材質(zhì)、工藝等任一方面，比老產(chǎn)品有重大改進(jìn)或顯著提高了產(chǎn)品性能、擴(kuò) 大了使用功能的改進(jìn)型產(chǎn)品。n 二、先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的分類(lèi)n 先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)內(nèi)容廣泛，分支學(xué)科繁多，具體可分為成以下四個(gè)層次：n （ 1） 基礎(chǔ)技術(shù) 是指?jìng)鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)理論與方法，特別是運(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、工程數(shù)學(xué)的基本原理與方法等。n 三、先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的特點(diǎn)n 先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)是在多種設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的基礎(chǔ)上融合而成的一種具有鮮明優(yōu)勢(shì)的設(shè)計(jì)方法。n 先進(jìn)設(shè)計(jì)方法學(xué)主要是指并行設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、價(jià)值工程、質(zhì)量功能配置、模糊設(shè)計(jì)、工業(yè)造型設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)、反求工程等。n （ 2） QFD的基本思想 是面向市場(chǎng)顧客，把市場(chǎng)顧客的需求盡可能準(zhǔn)確地反映在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的管理組織、方案設(shè)計(jì)、制造工藝計(jì)劃、生產(chǎn)組織的各個(gè)環(huán)節(jié)，而產(chǎn)品 開(kāi)發(fā)各階段的進(jìn)展和協(xié)調(diào)則由市場(chǎng)顧客的需求驅(qū)動(dòng)，以此來(lái)盡可能地保 證滿足市場(chǎng)需求。它是科學(xué)技術(shù)、藝術(shù)、經(jīng)濟(jì)、n 社會(huì)諸因素的有機(jī)結(jié)合，涉及到應(yīng)用物理、工藝學(xué)、價(jià)值工程學(xué)、系n 統(tǒng)工程學(xué)、銷(xiāo)售學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、行為學(xué)、生物n 學(xué)、美學(xué)、社會(huì)學(xué)以及歷史文化研究等多種學(xué)科。n 四、反求工程技術(shù)n 反求工程技術(shù)是消化吸收并改進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的一系列工作方法和技術(shù)的總和。n （ 3）創(chuàng)新階段 在綜合消化引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用各種設(shè)計(jì)制造手段，對(duì)原有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，以求設(shè)計(jì)制造出在技術(shù)、性能等方面更好、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力更強(qiáng)的產(chǎn)品。其目 標(biāo)是在保證功能和性能的前提下使制造成本最低。n （ 2）軟件類(lèi) 包括先進(jìn)產(chǎn)品設(shè)備的圖樣、程序、技術(shù)文件等。n 5．應(yīng)用典范n 第二次世界大戰(zhàn)后日本制定了 “吸收性戰(zhàn)略 ”的基本國(guó)策，應(yīng)用反求工程技術(shù)消化、吸收、創(chuàng)新其引進(jìn)技術(shù)，給戰(zhàn)后的日本國(guó)民經(jīng)濟(jì)注入了活力，推動(dòng)了日本經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，使日本國(guó)民經(jīng)濟(jì)從 20世紀(jì) 50年代落后先進(jìn)國(guó)家二三十年，到 70、 80年代迅速成為世界第二號(hào)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)。n 可信性是廣義可靠性概念的新發(fā)展。n 社會(huì)和政府的干預(yù)也有力地推動(dòng)了可信性技術(shù)的發(fā)展。雖然可信性本身沒(méi)有定量的指標(biāo)。如功能試驗(yàn)、強(qiáng)度試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)、耐腐n 蝕、耐磨損、振動(dòng)噪聲、溫度壓力、環(huán)保性能試驗(yàn)、人機(jī)工程試驗(yàn)等。n （ 2） 仿真試驗(yàn) 是對(duì)實(shí)物模型或數(shù)字模型進(jìn)行仿真，進(jìn)而評(píng)價(jià)產(chǎn)品性能的一種試驗(yàn)方法。n 1） 可靠性測(cè)定試驗(yàn) 產(chǎn)品的研制者通過(guò)試驗(yàn)獲得產(chǎn)品設(shè)計(jì)、鑒定所需的可靠性數(shù)據(jù)。n 5） 可靠性測(cè)定、驗(yàn)證、鑒定試驗(yàn) 是政府或行業(yè)管理部門(mén)通過(guò)試驗(yàn)獲得基礎(chǔ)可靠性數(shù)據(jù)，以驗(yàn)證、鑒定產(chǎn)品的可靠性。 第三章 先進(jìn)制造工藝技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo) ：通過(guò)對(duì)本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解適用的先進(jìn)制造工藝技術(shù)概貌。制造技術(shù)隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步不斷地創(chuàng)新，從手工制造到機(jī)器制造，從切削加工到成形制造，從去除工件材料成形到堆積工件材料成形，從宏觀領(lǐng)域的制造到微觀領(lǐng)域的制造，從利用客觀世界已存在的材料到利用人類(lèi)創(chuàng)造的新材料 ,加工制造的創(chuàng)新方法永無(wú)止境。第一節(jié) 先進(jìn)制造工藝技術(shù)概述二、通用機(jī)械制造工藝的分類(lèi) n 成形工藝 : n 主要指將不定形的原材料 (塊狀、顆粒狀、液態(tài)或固態(tài) )轉(zhuǎn)化成所需要形狀的工藝，如鑄造、粉末冶金、塑料成形工藝等。如鍛造、沖壓、軋制、擠壓、拉拔等。切削和磨削是傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)美國(guó)和日本每年消耗在切削和磨削方面的費(fèi)用分別高達(dá) 1000億美元和10000億日元。如材料熱處理工藝等。這樣，不僅可以顯著縮短產(chǎn)品的研制周期，并且可以節(jié)省大量的研制費(fèi)用。n 以?xún)?yōu)質(zhì)、高效、低耗、潔凈、靈活為特征的先進(jìn)制造工藝較早就在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家得到發(fā)展與普遍應(yīng)用，我國(guó)在這方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在較大差距。它將是機(jī)械制造類(lèi)企業(yè)的主要工藝。先進(jìn)制造工藝的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)n 1．采用模擬技術(shù)，優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)n 2．成形精度向無(wú)余量方向發(fā)展 n 3．成形質(zhì)量向無(wú) “缺陷 ”方向發(fā)展 n 6．采用自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程的優(yōu)化控制n 7．采用清潔能源及原材料，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)n 4．機(jī)械加工向超精密、超高速方向發(fā)展 n 5．采用新型能源及復(fù)合加工，解決新型材料的加工和表面改性難題 n 8．加工與設(shè)計(jì)之間的界限逐漸淡化，并趨向集成及一體化n 9．工藝技術(shù)與信息技術(shù)、管理技術(shù)緊密結(jié)合，先進(jìn)制造生產(chǎn)模式獲得不斷發(fā)展n 隨著全球市場(chǎng)一體化的形成，制造業(yè)中新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和上市已成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。第二節(jié)第二節(jié) 快速原形制造技術(shù)快速原形制造技術(shù)快速原形制造 (Rapid Prototyping Manufactureing， RPM) 技術(shù)，被認(rèn)為是制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破。間隔的大小根據(jù)待成型零件的精度和生產(chǎn)率要求選定。采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量均勻、節(jié)約能源和材料、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，而且模具業(yè)的發(fā)展水平，很大程度上決定了當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)工藝的發(fā)展方向，模具技術(shù)水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志之一。n 虛擬制造 :n （ Virtual Manufactuing,VM）是產(chǎn)品實(shí)際制造過(guò)程在計(jì)算機(jī)上的模擬實(shí)現(xiàn)，利用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在高性能計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及企業(yè)的管理與控制等產(chǎn)品全生命周期活動(dòng)。n （ 3）工藝流程和工件質(zhì)量 在模具制造業(yè)中，采用高速切削后可以提高進(jìn)給速度，減少工時(shí)來(lái)降低制造費(fèi)用。n 3）減少切削時(shí)間，降低機(jī)床需求和簡(jiǎn)化工藝流程，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。n （ 2）提高生產(chǎn)率 假如高速磨削時(shí)仍維持原有的切削力，則可提高進(jìn)給速度，n 降低加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。n 3．磨削速度n 20世紀(jì) 90年代初切削速度提高到了 500m／ s。當(dāng)砂輪使用壽命太短時(shí)，就需頻繁更換砂輪，使輔助時(shí)間和砂輪費(fèi)用增加，無(wú)法達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。焊接在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的作用，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造中的毛坯生產(chǎn)、制造各種金屬結(jié)構(gòu)件、修復(fù)焊補(bǔ)等，如高爐爐殼、建筑構(gòu)架、鍋爐與壓力容器、汽車(chē)車(chē)身、橋梁、礦山機(jī)械、大型轉(zhuǎn)子軸、缸體等。n 激光焊接有兩種基本模式 ：n （ 1）熱導(dǎo)焊 激光功率密度較低 (10～ 106W／ cm)，工件吸收激光后，僅達(dá)到表面熔化，然后依靠熱傳導(dǎo)向工件內(nèi)部傳遞熱量形成熔池。n 2）殘余應(yīng)力和焊接變形小，可以實(shí)現(xiàn)高精度焊接。例如：車(chē)身覆蓋件剪裁激光拼焊。世界著名的汽車(chē)公司都采用了這種方法。因此，精確高效塑性成形技術(shù)有逐漸替代一般的鍛壓生產(chǎn)毛坯的趨勢(shì)，成為優(yōu)先選擇的毛坯制造技術(shù)之一。 3）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊，高效率、低成本的成形技術(shù)，又成為降低產(chǎn)品成本參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的制造技術(shù)。 3）在冷態(tài)或相變溫度以下成形的冷溫成形技術(shù)。 （ 3）低耗 節(jié)約大量切削機(jī)床和切削加工所需電能，精沖后表面加工硬化有時(shí)可以取消后續(xù)淬火節(jié)約大量電能。為 保 證 塑性 變 形的 進(jìn) 行，采取以下措施：1)沖裁前 V形 環(huán)壓邊 圈 壓 住材料，防止剪切 變 形區(qū)以外的材料在剪切 過(guò)程中隨凸模流 動(dòng) 。5)材料 預(yù) 先 進(jìn) 行球化 處 理，或采用適于精沖的特種材料。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為： 1）活動(dòng)凸模式，適合精沖小件。 （ 3）精沖潤(rùn)滑劑 精沖過(guò)程中金屬材料在三向受壓的條件下進(jìn)行塑性剪切，模具刃口承受瞬時(shí)高溫高壓，發(fā)生強(qiáng)烈干摩擦，易引起 “焊合 ”和附著磨損，改善措施是必須采用精沖潤(rùn)滑劑?！∠冗M(jìn)鑄造技術(shù)以熔體潔凈、鑄件組織細(xì)密 (性能高 )和表面光潔、尺寸精度高 (少、無(wú)切削 )為主要特征，可簡(jiǎn)稱(chēng)為精密潔凈鑄造成形工藝。　 1．優(yōu)質(zhì)熱處理　 要大力發(fā)展和廣泛應(yīng)用可控氣氛熱處理、真空熱處理、離子化學(xué)熱處理、三束熱處理等優(yōu)質(zhì)熱處理 , 并使生產(chǎn)過(guò)程的控制日益完善?！? 3．潔凈熱處理 包括處理零件的潔凈和環(huán)境的潔凈兩個(gè)方面。而微型機(jī)械的應(yīng)用已取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，如汽車(chē)的安全氣囊的傳感器采用微細(xì)加工技術(shù)，把傳感器和電路蝕刻在一起，使成本從每套 25美元降至 10美元。這意味著微細(xì)加工往往兼具微小和精密加工的特征。　　 3）采用光、聲等能量加工法，如微細(xì)激光束加工(MLBM)、微細(xì)超聲加工。第一節(jié) 概述表 41制造自 動(dòng) 化技 術(shù) 的 發(fā) 展 歷 史發(fā) 展 階 段 適用生 產(chǎn)剛 性加工 大批量數(shù)控加工 多品種，中、小批量柔性加工計(jì) 算機(jī)集成技 術(shù)智能制造、敏捷制造、虛 擬 制造網(wǎng) 絡(luò) 制造、全球制造、 綠 色制造 大批量定制　　 二、發(fā)展趨勢(shì)　　隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了制造技術(shù)向更深層次的發(fā)展。 CAD包括建立幾何模型、工程分析、產(chǎn)品分析 (包括方案設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì) )、動(dòng)態(tài)模擬和自動(dòng)繪圖等。（ 4） CAD／ CAM集成技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng) CAD/CAM) 把計(jì)算機(jī)輔助制造和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)集成在一起的系統(tǒng)。 第二節(jié) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造　 二、 CAD／ CAM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) CAD／ CAM系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。生產(chǎn)加工設(shè)備包括數(shù)控機(jī)床、裝配機(jī)器人、物料輸送設(shè)備和自動(dòng)檢測(cè)裝置等。隨著微機(jī)硬件性能的不斷提高，以及一些大型 CAD／ CAM軟件向微機(jī)移植，因而微機(jī)平臺(tái)上的 CAD／ CAM得到廣泛的普及和應(yīng)用?，F(xiàn)在市場(chǎng)占有量不斷減少?！?2．軟件系統(tǒng) 隨著 CAD／ CAM系統(tǒng)硬件的不斷發(fā)展，與之配套的軟件技術(shù)也得到了長(zhǎng)足發(fā)展。通用性保證不同領(lǐng)域的用戶都可以使用它。用戶通過(guò)操作系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)，任何程序需經(jīng)操作系統(tǒng)分配必要的資源后才能執(zhí)行。批處理操作系統(tǒng)是將要執(zhí)行的程序及所需的數(shù)據(jù)一起輸給計(jì)算機(jī)，然后逐步執(zhí)行，力圖使作業(yè)流程自動(dòng)化。分布式操作系統(tǒng)管理由多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成的分布式的系統(tǒng)資源。它不針對(duì)具體的設(shè)計(jì)對(duì)象，而是為用戶提供工具或開(kāi)發(fā)環(huán)境。如 Autodesk公司的 MDT和 Inventor， UG公司的 SolidEdge， SolidWorks公司的SolidWorks等。　 5）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是能有效地存儲(chǔ)、管理、使用數(shù)據(jù)，支持各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞與共享的一種軟件，工程數(shù)據(jù)庫(kù)是CAD／ CAM系統(tǒng)的重要組成部分。運(yùn)動(dòng)學(xué)模擬仿真軟件可根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)關(guān)系來(lái)仿真計(jì)算系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性?！　?7） CAD／ CAM集成軟件是幾何建模、三維繪圖、有限元分析、產(chǎn)品裝配、公差分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析、 NC自動(dòng)編程等各功能分系統(tǒng)為一體的集成軟件系統(tǒng)?！　。?3）應(yīng)用軟件 是在系統(tǒng)軟件、支撐軟件的基礎(chǔ)上，用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程，針對(duì)某一個(gè)專(zhuān)門(mén)應(yīng)用領(lǐng)域而研制的軟件?！　?(2)物料存儲(chǔ)及運(yùn)送系統(tǒng) (包括自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù) )?！　?(6)數(shù)控加工自動(dòng)編程系統(tǒng) 如用于復(fù)雜曲面模具加工自動(dòng)編程系統(tǒng)，用于數(shù)控線切割、數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、加工中心等加工的自動(dòng)編程系統(tǒng)。 CAD／ CAM系統(tǒng)的功能，如圖 43所示?！　『?3個(gè)模塊主要完成企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)功能，屬于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD)范疇。 　 四、 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展　 1． CAD技術(shù)的發(fā)展 CAD技術(shù)的